大茶山高瓦斯隧道施工通风设计.pdf

铁道建筑
2013年第9期
Railway Engineering
文章编号:1003-1995(2013)09-0039-03
大茶山高瓦斯隧道施工通风设计
白俊,雷建华
(1.陕西铁路工程职业技术学院,映西滑南714000;2.中铁五局集团机械化工程公司,湖南衡阳421000
摘要:新建沪昆客运专线铁路大茶山高瓦斯隧道斜井及正洞施工采用钻爆法,米用了压入式、抽出式及
全负压巷道式相结合的分阶段通风方案。依据通风标准,对作业画施工需风量、风压、风机供风量进行
了计算,并提出通风设备参数要求。所采用的通风方案通风量大,稀释快,排烟时间短,充分满足了稀释
瓦斯和排除烟尘的要求。隧道开挖作业环境好,极大提高了エ作效率,保证了隧道的施工质量、进度和
施工安全。
关键词:沪昆客运专线高瓦斯隧道通风设计
中图分类号:U453.5文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.103-1995.2013.09.12
隧道通风设计流程:确定洞内施工设备及人员数
1工程概况
量一掌握有害气体种类及数量(有害气体、缺氧空气、
新建铁路沪昆客运专线长沙至昆明段 CKGZTI-11高温高热气体、爆破后气体、灰尘、焊尘等)→通风方
标段位于贵州省关岭一普安县区间,其中大茶山隧道式选择→通风设备选型→通风效果检査→施工。
距普安县城约6km。大茶山斜井在D1K909+000线
路左侧,长度1816m,洞口处于山谷间。采用双车道3通风方案的实施
无轨运输斜井,斜井中线与左线线路中线小里程方向3.1通风阶段
平面夹角为31.5°。该斜井承担主洞D1K909+000
1)通风阶段一。在辅助洞室大茶山斜井短距离
D1K911+500段2500m的施工,独头通风长度4316开挖掘进阶段,为防止有害气体循环,在大茶山斜井洞
m。根据地质勘探和调査资料分析,隧道通过区域的口(XD1K1+816)外30m处,设置压人式风机,向洞
浅层气源于下伏约3000m下的含煤地层,形成以裂内输送新鲜空气。
缝型游离瓦斯为主的天然气,施工中瓦斯将通过岩层
2)通风阶段二。在大茶山斜井掘进1300m后,
中的裂缝通道向上部释放。比照旁边的炮台山估计,在斜井变坡点(XD1K0+808)处设置防爆轴流风机
瓦斯涌出量为3.03m2/min,故按高瓦斯隧道设计和(抽出式),将积聚在变坡点的瓦斯等有害气体吸出
施工。
洞外。
2通风技术方案的确定
3)通风阶段三。当掘进到大茶山隧道正洞200m
以后,为了保证隧道内的安全通风,在大茶山隧道正洞
大茶山斜井工程采用洞外压入式通风与洞内抽出D1K909+150处设置防爆轴流风机(压入式),采用接
式通风相结合更新洞内空气,并排出有害气体。对于力的方法将新鲜空气送入大茶山隧道正洞。
局部风流死角的混合气体,采用射流风机形成全负压
4)通风阶段四。由于独头掘进长度大,为了保证
巷道式通风,使局部风速增加,防止有害气体积聚。在有害气体顺利排出洞外,在斜井XD1K0+50,XD1K0
开挖至大茶山隧道主洞后采用风机接力形式往主洞掌+350,XD1K0+650三处安装防爆射流风机,形成全
子面通风。大茶山斜井及大茶山隧道主洞均采用钻爆负压巷道式通风,以加快风流速度,防止瓦斯聚集。
法掘进,无轨运输,采用大型装载机装渣并用自卸车运
通风示意图见图1。
输至洞外。洞内施工用材料亦采用无轨运输方式运送3.2通风标准
到作业面。
1)空气中氧气含量,按体积计≥20%。
2)粉尘容许浓度。每立方米空气中含有10%以
收稿日期:2013-04-26;修回日期:2013-06-29
上的游离二氧化硅的粉尘≤2mg:每立方米空气中含
作者简介:白俊(1966一),男,江苏泰兴人,工程师。
有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘≤4mg。
铁道建筑
September, 20 13
算风量:Q3=5Ab/=5×180×40/20=1800m'/min,
轴流风机(MA)?
其中b为1kg炸药爆破时所产生的C0体积,取40L。
4)按瓦斯绝对涌出量计算:Q,=K
XDIKO
轴流风机(MA)
2)=1.6×3.03/0.005=969.6m'/min。其中:
射流风机MA)
K2为风量备用系数,考虑隧道掘进断面不平、风简漏
轴流风机
风、瓦斯泄漏不均衡等因素,取K2=1.6:Qe为瓦斯绝
c污油空气新鲜空气日射流风机5a互风管轴流风机
对涌出量,取实测数据,可先取尥台山参考值3.03
m3/min,在施工中按实测值进行调整;B。为工作面允
图1通风示意
许瓦斯浓度,根据煤矿安全规程取0.5%;B为送入
3)瓦斯隧道裝药爆破时,在爆破地点20m内风风流中瓦斯浓度,新鲜风流瓦斯浓度为0。
流中瓦斯浓度必须<1.0%,总回风道风流中瓦斯浓度
5)按河内使用内燃机械计算风量:Q3=QoP,其中
应<0.75%。开挖面瓦斯浓度>1.5%时,所有人员必Q。为单位功率每分钟所需风量,取3m2/(kW?min);
须撤至安全地点并加强通风。
P为进洞内燃机械总功率。该隧道洞内内燃动力在出
4)C0最高允许浓度为30mg/m3。在特殊情况渣时期有C50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车
下,施工人员必须进人开挖工作面时,最高允许浓度为其中侧卸式装载机2台,最大功率162kW,计算功率
100mg/m2,但工作时间不能>30min。CO2按体积计145kW;4台自卸车(满载车2台,空车2台),满载功
≤0.5%;氮氧化物(换算成NO2)不超过5mg/m3
率110kW,计算功率99kW,空车计算功率按满载计
5)隧道内气温≤28,噪声≤90dB;隧道施工通算功率的80%计,即79kW。需要风量Q、=QaP=3X
风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供(145×2+99×2+79x2)=1938m'/min
应新鲜空气4m3/min
综上计算,所需风量Q
or- max
6)防止瓦斯集聚的风速≥1m/s。
Qs)=1938
7)瓦斯隧道各掘进工作面都必须采用独立通风,3.4考虑风管漏风损失修正风量
严禁任何两个工作面之间串连通风。
洞外风机为正洞工作面供风,最大通风长度L
3.3风量和风压计算
4316m,按每100m通风长度换算为43.16。风管通
3.3.1计算参数
风效率D=(1-B)“=(1-0.01)“1=0.65,风机
按照《铁路隧道工程施工技术指南》(TYZ204所需提供的风量Qa=Qw/D=1938/0.65=2982
2008)的规定,并结合施工组织,计算参数选取如下
ml /min c
①供给每人的新鲜空气量按4m'/min计;②按照分步3.5风压计算
开挖的最不利因素,坑道施工通风最小风速Vm,取
将通风系统克服局部风阻、沿程风阻及其他阻力
0.25m/s;③隧道内气温不超过28℃;④正洞最大开所需风压之和作为系统提供的风压。为简化计算,系
挖面积S2=126m2(皿级围岩全断面开挖);⑤正洞上统风压值按1.2倍的沿程风阻计算,即H=1.2Hn,F
断面开挖爆破一次最大用药量A=180kg(Ⅲ级围岩为按沿程风阻计算的风压值。
全断面开挖,每循环进尺2m);⑥正洞爆破后通风